一种钢水炉外脱磷生产工艺

摘要

本发明涉及一种钢水炉外脱磷生产工艺，属于冶金行业炼钢技术领域。技术方案是：包含如下工艺步骤：（1）中频感应炉冶炼：将废钢加入中频感应炉进行冶炼，冶炼终点：化学成分质量百分比：C：0.05～0.30%，P：≤0.050%，钢水温度：1550～1650℃；（2）炉外脱磷冶炼：将上述钢水倒入钢包中，利用石灰喷枪和氧枪进行吹炼，石灰喷枪喷吹速度：10～100kg/min；石灰喷吹量（Kg）：（中频感应炉冶炼终点磷含量%‑目标磷含量%）×100×3.4×钢水重量；氧气喷吹流量：1～10m3/min；本发明的有益效果是：通过优化生产工艺和喷吹工艺，能够低成本地将钢水中的磷含量降低到目标含量。

权利要求

1.一种钢水炉外脱磷生产工艺，其特征在于包含如下工艺步骤：（1）中频感应炉冶炼：将废钢加入中频感应炉进行冶炼，冶炼终点：化学成分质量百分比：C：0.05～0.30%，P：≤0.050%，钢水温度：1550～1650℃；

（2）炉外脱磷冶炼：将上述钢水倒入钢包中，利用石灰喷枪和氧枪进行吹炼，所述石灰喷枪：a.枪位：距离钢包底200～1000mm；

b.喷吹速度：10～100kg/min；

c.石灰喷吹量：按以下公式计算W=（U-V）×100×3.4×G；

W：石灰喷吹量，单位：Kg；

U：中频感应炉冶炼终点磷含量质量百分比；

V：目标磷含量质量百分比；

G：钢水重量，单位：吨；

所述氧枪：

a. 枪位：距离液面300～1800mm；

b. 氧气喷吹流量：1～10m3/min；

c. 氧气喷吹量：按以下公式计算Q =（U-V）×100×0.2×G；

Q: 氧气喷吹量，单位：Nm3；

U：中频感应炉冶炼终点磷含量质量百分比；

V：目标磷含量质量百分比。

2.根据权利要求1所述的一种钢水炉外脱磷生产工艺，其特征在于所述步骤（2）中石灰粒度200目以上，石灰中CaO含量质量百分比大于85%。

说明书

一种钢水炉外脱磷生产工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种钢水炉外脱磷生产工艺，尤其是电炉炼钢炉外脱磷生产工艺，属于冶金行业电炉炼钢生产技术领域。

背景技术

[0002] 磷容易在钢的晶界偏析引起钢的冷脆，能够显著减低钢的低温冲击性能。因此在绝大多数钢种中被视为有害成分。如何低成本地将磷元素降低到极限程度，一直是炼钢工作者努力的方向。

[0003] 现在炼钢工艺主要有两种：一种是转炉炼钢工艺为中心的钢铁长流程工艺，另一种是电炉炼钢工艺为中心的钢铁短流程工艺。随着绿色环保的要求发展，绿色炼钢越来越受重视，电炉炼钢属于现代重要的绿色冶炼方式。世界主要炼钢国家大都以电炉炼钢为主，其电炉钢产量大部分都高于转炉钢产量，美国和印度的电炉钢在钢总产量中的占比已经达到了60%以上。目前，中国电炉钢产量占比只有10%左右，远远低于世界平均水平29.3%。近来年，长流程企业污染物排放量大、能耗高是我国空气质量下降的重要因素，因此发展低排放、低能耗的绿色短流程企业势在必行。

[0004] 中频感应炉是一种高效率、低能耗、低排放的废钢资源综合利用的绿色短流程冶炼设备，但是由于不具备去除磷的热力学和动力学条件，因此大大限制了冶炼品种的拓展。

[0005] 优质钢的磷含量一般控制在≤0.025%，有的要求≤0.015%，甚至更低。因此，在市场经济的今天，低成本地将钢水中的磷含量降低到目标含量，企业才能有竞争优势。

[0006] 中频炉感应炉为中心的短流程企业，冶炼低磷优质钢，目前是通过配套脱磷电弧炉来进行，这样冶炼吨钢成本要增加120～150元/吨，使得企业产品失去竞争力，难以生存。因此，必须寻求一种在炉外进行脱磷的经济、有效手段是中频感应炉为中心的短流程炼钢工艺生存的基础。通过一种有效的、低成本的炉外脱磷工艺，将磷含量降低到目标值，对于这种高效率、低能耗、低排放、绿色短流程企业具有很高的可推广价值。

发明内容

[0007] 本发明目的是提供一种钢水炉外脱磷生产工艺，在保证钢材性能和产品质量的基础上，通过优化生产工艺和喷吹工艺，能够低成本地将钢水中的磷含量降低到目标含量，解决背景技术中存在的问题。

[0008] 本实用发明的技术方案是：

[0009] 一种钢水炉外脱磷生产工艺，包含如下工艺步骤：

[0010] （1）中频感应炉冶炼：将废钢加入中频感应炉进行冶炼，冶炼终点：化学成分质量百分比：C：0.05～0.30%，P：≤0.050%，钢水温度：1550～1650℃；

[0011] （2）炉外脱磷冶炼：将上述钢水倒入钢包中，利用石灰喷枪和氧枪进行吹炼，所述石灰喷枪：

[0012] a.枪位：距离钢包底200～1000mm；

[0013] b.喷吹速度：10～100kg/min；

[0014] c.石灰喷吹量：按以下公式计算

[0015] W=（U-V）×100×3.4×G；

[0016] W：石灰喷吹量，单位：Kg；

[0017] U：中频感应炉冶炼终点磷含量质量百分比；

[0018] V：目标磷含量质量百分比；

[0019] G：钢水重量，单位：吨；

[0020] 所述氧枪：

[0021] a. 枪位：距离液面300～1800mm；

[0022] b. 氧气喷吹流量：1～10m3/min；

[0023] c. 氧气喷吹量：按以下公式计算

[0024] Q=（U-V）×100×0.2×G；

[0025] Q: 氧气喷吹量，单位：Nm3；

[0026] U：中频感应炉冶炼终点磷含量质量百分比；

[0027] V：目标磷含量质量百分比；

[0028] 上述钢水炉外脱磷生产工艺，所述步骤（2）中石灰粒度200目以上，石灰中CaO含量质量百分比大于85%。

[0029] 针对上述炉外脱磷冶炼后的钢水，根据冶炼的钢种，采用不同的渣系和不同的脱氧剂进行LF炉精炼，达到脱氧、脱硫、调整成分和调整温度的目的。

[0030] 通过LF炉精炼后，根据钢种需要，决定是否进VD炉进行精炼以及保压时间。

[0031] 最后，通过LF炉或VD炉精炼后的钢水，采用全保护浇注、低过热度恒速拉钢浇注成钢坯，供轧钢生产。

[0032] 采用本发明，炉外脱磷冶炼综合成本为15～35元/吨钢，比使用电弧炉脱磷降低115元/吨钢。

[0033] 本发明的有益效果是：在保证钢材性能和产品质量的基础上，通过优化生产工艺和喷吹工艺，能够低成本地将钢水中的磷含量降低到目标含量。

具体实施方式

[0034] 以下通过实例对本发明作进一步说明。

[0035] 一种钢水炉外脱磷生产工艺，包含如下工艺步骤：

[0036] （1）中频感应炉冶炼：将废钢加入中频感应炉进行冶炼，冶炼终点：化学成分质量百分比：C：0.05～0.30%，P：≤0.050%，钢水温度：1550～1650℃；

[0037] （2）炉外脱磷冶炼：将上述钢水倒入钢包中，利用石灰喷枪和氧枪进行吹炼，所述石灰喷枪：

[0038] a.枪位：距离钢包底200～1000mm；

[0039] b.喷吹速度：10～100kg/min；

[0040] c.石灰喷吹量：按以下公式计算

[0041] W=（U-V）×100×3.4×G；

[0042] W：石灰喷吹量，单位：Kg；

[0043] U：中频感应炉冶炼终点磷含量质量百分比；

[0044] V：目标磷含量质量百分比；

[0045] G：钢水重量，单位：吨；

[0046] 所述氧枪：

[0047] a. 枪位：距离液面300～1800mm；

[0048] b. 氧气喷吹流量：1～10m3/min；

[0049] c. 氧气喷吹量：按以下公式计算

[0050] Q=（U-V）×100×0.2×G；

[0051] Q: 氧气喷吹量，单位：Nm3；

[0052] U：中频感应炉冶炼终点磷含量质量百分比；

[0053] V：目标磷含量质量百分比；

[0054] 上述钢水炉外脱磷生产工艺，所述步骤（2）中石灰粒度200目以上，石灰中CaO含量质量百分比大于85%。

[0055] 针对上述炉外脱磷冶炼后的钢水，根据冶炼的钢种，采用不同的渣系和不同的脱氧剂进行LF炉精炼，达到脱氧、脱硫、调整成分和调整温度的目的。

[0056] 通过LF炉精炼后，根据钢种需要，决定是否进VD炉进行精炼以及保压时间。

[0057] 最后，通过LF炉或VD炉精炼后的钢水，采用全保护浇注、低过热度恒速拉钢浇注成钢坯，供轧钢生产。

[0058] 实施例：

[0059] 冶炼钢种：Q345B，目标磷质量百分比：0.005%。钢水炉外脱磷生产工艺，包括如下工艺步骤：

[0060] （1）中频感应炉冶炼：采用60吨中频感应炉，冶炼过程加入统料废钢45250kg，压块废钢18790kg，合计64040kg。冶炼过程分三次取样，化学成分质量百分比如下表：

[0061]

[0062] 冶炼终点：钢水温度：1630℃。

[0063] （2）炉外脱磷冶炼：将上述冶炼终点的钢水进行出钢操作，出钢过程中开通钢包底吹氩气。出钢完毕后，使用天车称重：钢水62.430t，钢包到脱磷站后测温取样，座包后调整底吹氩气系统35L/min，倾翻钢包扒渣后测量钢水液位875mm。降下石灰喷枪和氧枪进行吹炼。

[0064] 所述石灰喷枪：

[0065] a.枪位：距离钢包底620mm；

[0066] b.喷吹速度：30kg/min；

[0067] c.石灰喷吹量：

[0068] W=（U-V）×100×3.4×G=（0.032-0.005）×100×3.4×62.430=573kg。

[0069] 石灰粒度200目以上，石灰中CaO含量质量百分比大于85%。

[0070] 所述氧枪：

[0071] a. 枪位：距离液面1250mm；

[0072] b. 氧气喷吹流量：3m3/min；

[0073] c. 氧气喷吹量：

[0074] Q =（U-V）×100×0.2×G=（0.032-0.005）×100×0.2×62.430=33.7Nm3[0075] 吹炼结束后扒渣，尽量扒净残渣，然后取样化验、测温。吹炼结束即炉外脱磷冶炼结束后钢水化学成分质量百分比如下表：

[0076]

[0077] 炉外脱磷冶炼成本计算：石灰：573kg×1元/kg=573元；氧气33.7m3×1.2元/ m3=40.44元；喷枪成本：420元/炉；氮气成本：400 m3/炉×0.6元/ m3=240元；合计1273.44元，折合吨钢材料成本20.39元/吨钢。比使用电弧炉脱磷降低115元/吨钢。

[0078] （3）将上述炉外脱磷冶炼结束后的钢水进行LF炉精炼。LF炉精炼过程：

[0079] 采用CaO-SiO2-CaF2渣系，钢水进加热位后吹氩搅拌，分两批加入石灰600Kg、萤石100Kg和第一批合金料（硅锰合金900kg，高碳锰铁250kg），加入碳化硅粉30kg、硅铁粉35 Kg（分散加入），降电极加热化渣。化渣4min时补加石灰、萤石适量，继续化渣；化渣结束测温、取样后，沾渣观察渣脱氧情况，加入精炼调渣剂后根据钢包渣氧化性补加硅铁粉、碳化硅粉；然后根据钢水S含量和化渣情况可适当调整渣料加入量，要求钢包渣控制为浅灰白色或白色后，根据到站钢样元素含量进行补加合金量，继续加热至目标温度；钢水钙处理及吹氩操作：加热结束，调底氩气流量软吹氩（强度以略吹开钢水液面但不翻钢花为准）。钢包车开出软吹氩3min后取样、硅钙线100～150m/炉（开浇炉次150～200m/炉）。硅钙线喂线速度2.5～3.0m/s。要求喂硅钙线后软吹氩3～5min。

[0080] LF炉精炼过程钢水化学成分质量百分比见下表：

[0081]

[0082] （4） 连铸：连浇温度1575℃ ，拉速为2.15m/min；

[0083] 经轧制成成品后检测：抗拉强度530MPa，屈服强度435MPa，伸长率32%，20℃冲击韧性105J，完全满足标准要求。